EA034098B1 - Смеси из ионной жидкости и растворителя для удаления сероводорода - Google Patents

Смеси из ионной жидкости и растворителя для удаления сероводорода Download PDF

Info

Publication number
EA034098B1
EA034098B1 EA201690639A EA201690639A EA034098B1 EA 034098 B1 EA034098 B1 EA 034098B1 EA 201690639 A EA201690639 A EA 201690639A EA 201690639 A EA201690639 A EA 201690639A EA 034098 B1 EA034098 B1 EA 034098B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
solvent
ionic liquid
hydrogen sulfide
mixture
gas
Prior art date
Application number
EA201690639A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201690639A1 (ru
Inventor
Эрин М. Бродерик
Алакананда Бхаттачария
Бекей Дж. Мецца
Original Assignee
Юоп Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юоп Ллк filed Critical Юоп Ллк
Publication of EA201690639A1 publication Critical patent/EA201690639A1/ru
Publication of EA034098B1 publication Critical patent/EA034098B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/52—Hydrogen sulfide
    • B01D53/526—Mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1468—Removing hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/11—Purification; Separation; Use of additives by absorption, i.e. purification or separation of gaseous hydrocarbons with the aid of liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/103—Sulfur containing contaminants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/30—Ionic liquids and zwitter-ions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/50—Combinations of absorbents
    • B01D2252/504—Mixtures of two or more absorbents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Abstract

Изобретение включает способ удаления из газовых смесей сероводорода. Способ включает использование смеси из растворителя для физического абсорбирования и ионной жидкости. Смесь обеспечивает получение улучшенного абсорбирования сероводорода в сопоставлении с указанными растворителями для физического абсорбирования при отсутствии ионной жидкости при низких парциальных давлениях сероводорода. Для регенерирования смеси используют цикл регенерирования, включающий добавление растворителя, такого как вода.

Description

Данная заявка испрашивает приоритет по заявке США № 14/042647, поданной 30 сентября 2013 года.
Уровень техники
Отделение сероводорода от газовых смесей, таких как природный газ, дымовой газ, синтез-газ и сланцевый газ, имеет промышленное значение. Удаление сероводорода необходимо для улучшения качества топлива на основе природного газа или для использования синтез-газа. Его удаление важно по экологическим причинам как потому, что он представляет собой ядовитый газ в достаточных количествах, так также и потому, что при нагревании он вступает в реакцию с образованием диоксида серы, который также представляет собой угрозу для окружающей среды. В дополнение к этому сероводород может оказаться коррозионно-активным для металлических труб, что делает удаление сероводорода необходимым для транспортирования природного газа. Сероводород представляет собой кислый газ, который является загрязнителем природного газа. Современные растворители для абсорбирования, такие как водные растворы аминов, в том числе алканоламинов, и диметиловые простые эфиры полиэтиленгликоля, способны абсорбировать H2S, но им свойственны и недостатки. В присутствии H2S регенерирование и разложение аминов могут представлять собой проблему. Желательными являются более высокая емкость по сероводороду и более мягкий цикл регенерирования в сопоставлении с тем, что имеет место для водных аминов. Общие проблемы в отношении растворителей для физического абсорбирования заключаются в низких рабочих температурах и высоких рабочих давлениях. В дополнение к этому для извлечения растворителей, утрачиваемых в подаваемом потоке, могут потребоваться промывания выходящего потока.
Ионные жидкости способны солюбилизировать полярные молекулы или вступать с ними в реакцию. Ионные жидкости образованы из катиона и аниона и являются жидкими при температуре, равной технологической температуре или меньшей ее. Ионные жидкости характеристическим образом являются невоспламеняющимися, неразлагающимися, вязкими, термостойкими и характеризуются низким давлением паров. Большинство данных характеристик представляет собой свойства, которые являются предпочтительными в связи с решениями проблем современной технологии удаления сероводорода. Несмотря на выгодность множества характеристик ионных жидкостей высокая вязкость ионных жидкостей может бросить вызов их использованию. Как это теперь было установлено, ионные жидкости могут быть добавлены к растворителям для абсорбирования с широким спектром массовых процентов для смягчения проблемы с вязкостью и достижения результатов, которые являются лучшими в сопоставлении с тем, что имеет место для использования растворителя при отсутствии ионной жидкости. С определенным диапазоном концентраций к растворителям для физического абсорбирования добавляют ионные жидкости на имидазолиевой и фосфониевой основе, что оказывает воздействие на эксплуатационные характеристики ионной жидкости. При использовании данных комбинаций из ионных жидкостей и растворителей для физического абсорбирования было обнаружено улучшение удаления сероводорода.
Раскрытие изобретения
Изобретение включает способ удаления сероводорода из потока газа, в котором поток газа вводят в контакт со смесью из ионной жидкости и растворителя для физического абсорбирования. Растворитель для физического абсорбирования может быть выбран, но без ограничения только этим, из группы, состоящей из диметилового простого эфира пропиленгликоля (DEPG), И-метил-2-пирролидона, метанола, пропиленкарбоната, диметилового простого эфира поли(пропиленгликоля) (PPGDME), диацетата поли(пропиленгликоля) (PPGDAc), диацетата поли(бутиленгликоля) (PBGDAc) с линейными или разветвленными C4 мономерами, поли(диметилсилоксана) (PDMS), простого перфторполиэфира (PFPE), триацетата глицерина (GTA), ацетона, метилацетата, 1,4-диоксана, 2-метоксиэтилацетата, 2-нитропропана, N.N-диметилацетамида. ацетилацетона, 1-нитропропана, изооктана, 2-(2-бутоксиэтокси)этилацетата, Nформилморфолина, 2-бутоксиэтилацетата и N-трет-бутилформамида.
Предпочтительно растворитель для физического абсорбирования выбран из группы, состоящей из диметилового простого эфира пропиленгликоля, №метил-2-пирролидона, метанола и пропиленкарбоната.
Ионная жидкость содержит катион, выбранный, но без ограничения только этим, из группы, состоящей из аммония, фосфония, имидазолия, пиразолия, пиридиния, пирролидиния, сульфония, пиперидиния, капролактамия, гуанидиния и морфолиния. Ионная жидкость содержит анион, выбранный из группы, состоящей из галогенидов, карбоксилатов, сульфонатов, сульфатов, тозилатов, карбонатов, фосфатов, фосфинатов, боратов, цианатов, бис(трифторметилсульфонил)имидов и апротонных гетероциклических анионов. Предпочтительно катион представляет собой имидазолий или тетраалкилфосфоний, а анион представляет собой ацетат. Смесь может содержать 1-99 об.% ионной жидкости и 1-99 об.% растворителя для физического абсорбирования, 5-95 об.% ионной жидкости и 5-95 об.% растворителя для физического абсорбирования, 25-75 об.% ионной жидкости и 25-75 об.% растворителя для физического абсорбирования или 40-60 об.% ионной жидкости и 40-60 об.% растворителя для физического абсорбирования. Растворитель для физического абсорбирования может быть непротонным растворителем или протонным растворителем. Способ может дополнительно включать регенерирование смеси из ионной жидкости и растворителя для физического абсорбирования. Регенерирование абсорбированного сероводорода может сначала включать добавление растворителя для удаления сероводорода из смеси. К получающейся в результате смеси из ионной жидкости, растворителя для физического абсорбирования и рас
- 1 034098 творителя для регенерирования может быть подведено тепло для удаления летучих компонентов.
Еще один вариант осуществления регенерирования смеси из растворителя и ионной жидкости, где имеют место растворитель для физического абсорбирования и ионная жидкость, химически абсорбировавшая диоксид углерода и сероводород, включает отправление смеси из растворителя для физического абсорбирования и ионной жидкости на слой короткоцикловой безнагревной адсорбции (адсорбции при переменном давлении) для удаления диоксида углерода с последующими добавлением растворителя для удаления сероводорода, а после этого подвода тепла для удаления летучих компонентов.
Осуществление изобретения
Один вариант осуществления изобретения включает композицию, содержащую ионную жидкость и растворитель для физического абсорбирования. Растворители для физического абсорбирования, которые могут быть использованы, включают, но не ограничиваются только этим, диметиловые простые эфиры пропиленгликоля (DEPG), Ы-метил-2-пирролидон, метанол, пропиленкарбонат, диметиловый простой эфир поли(пропиленгликоля) (PPGDME), диацетат поли(пропиленгликоля) (PPGDAc), диацетат поли(бутиленгликоля) (PBGDAc) с линейными или разветвленными C4 мономерами, поли(диметилсилоксан) (PDMS), простой перфторполиэфир (PFPE), триацетат глицерина (GTA), ацетон, метилацетат, 1,4-диоксан, 2-метоксиэтилацетат, 2-нитропропан, Ν,Ν-диметилацетамид, ацетилацетон, 1нитропропан, изооктан, 2-(2-бутоксиэтокси)этилацетат, N-формилморфолин, 2-бутоксиэтилацетат и Nтрет-бутилформамид. Предпочтительно растворитель для физического абсорбирования представляет собой диметиловый простой эфир пропиленгликоля, №метил-2-пирролидон, метанол и пропиленкарбонат. Катион ионных жидкостей может быть выбран из нижеследующего, но без ограничения только этим: аммоний, фосфоний, имидазолий, пиразолий, пиридиний, пирролидиний, сульфоний, пиперидиний, капролактамий, гуанидиний и морфолиний. Предпочтительными являются фосфониевая и имидазолиевая ионные жидкости. Анион ионной жидкости может быть выбран из нижеследующего, но без ограничения только этим: галогениды, карбоксилаты, сульфонаты, сульфаты, тозилаты, карбонаты, фосфаты, фосфинаты, бораты, цианаты, бис(трифторметилсульфонил)имиды и апротонные гетероциклические анионы. Ионную жидкость предпочтительно выбирают из группы, состоящей из ионных жидкостей в виде ацетатов фосфония и имидазолия. Композиция может дополнительно содержать воду.
Композиция может содержать 1-99 об.% ионной жидкости и 1-99 об.% растворителя для физического абсорбирования. Она может содержать 5-95 об.% ионной жидкости и 5-95 об.% растворителя для физического абсорбирования. В других вариантах осуществления композиция содержит 25-75 об.% ионной жидкости и 25-75 об.% растворителя для физического абсорбирования. В еще одном варианте осуществления изобретения композиция содержит 40-60 об.% ионной жидкости и 40-60 об.% растворителя для физического абсорбирования.
Изобретение также включает способ очистки потоков газа, которые также называют газовыми смесями, при использовании данных композиций. Данный способ включает введение газовой смеси в контакт со смесью из ионной жидкости и растворителя для физического абсорбирования в зоне абсорбента, где смесь из ионной жидкости и растворителя для физического абсорбирования абсорбирует по меньшей мере один компонент из упомянутой газовой смеси, а после этого смесь из ионной жидкости и растворителя для физического абсорбирования регенерируют для удаления абсорбированного компонента или компонентов. Способ является подходящим для использования в случае серосодержащих газовых смесей, а в частности газовых смесей, содержащих сероводород. В число газовых смесей, которые могут быть подвергнуты обработке, попадают природный газ, дымовой газ, синтез-газ и сланцевый газ.
В данном способе растворители для физического абсорбирования, которые могут быть использованы, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: диметиловые простые эфиры пропиленгликоля (DEPG), №метил-2-пирролидон, метанол, пропиленкарбонат, диметиловый простой эфир поли(пропиленгликоля) (PPGDME), диацетат поли(пропиленгликоля) (PPGDAc), диацетат поли(бутиленгликоля) (PBGDAc) с линейными или разветвленными C4 мономерами, поли(диметилсилоксан) (PDMS), простой перфторполиэфир (PFPE), триацетат глицерина (GTA), ацетон, метилацетат, 1,4-диоксан, 2-метоксиэтилацетат, 2-нитропропан, Ν,Ν-диметилацетамид, ацетилацето н, 1нитропропан, изооктан, 2-(2-бутоксиэтокси)этилацетат, N-формилморфолин, 2-бутоксиэтилацетат и Nтрет-бутилформамид. Предпочтительно растворитель для физического абсорбирования представляет собой диметиловые простые эфиры пропиленгликоля, №метил-2-пирролидон, метанол и пропиленгликоль. Катион ионных жидкостей может быть выбран из нижеследующего, но без ограничения только этим: аммоний, фосфоний, имидазолий, пиразолий, пиридиний, пирролидиний, сульфоний, пиперидиний, капролактамий, гуанидиний и морфолиний. Анион ионной жидкости может быть выбран из нижеследующего, но без ограничения только этим: галогениды, карбоксилаты, сульфонаты, сульфаты, тозилаты, карбонаты, фосфаты, фосфинаты, бораты, цианаты, бис(трифторметилсульфонил)имиды и апротонные гетероциклические анионы. Предпочтительные ионные жидкости могут быть выбраны из группы, состоящей из ионных жидкостей в виде ацетатов фосфония и имидазолия. Композиция может дополнительно содержать воду. Смесь из растворителя для физического абсорбирования и ионной жидкости может содержать 5-95 об.% ионной жидкости и 5-95 об.% растворителя для физического абсорбирования. В еще одном варианте осуществления смесь содержит 25-75 об.% ионной жидкости и 25-75 об.%
- 2 034098 растворителя для физического абсорбирования. Смесь может содержать 40-60 об.% упомянутой ионной жидкости и 40-60 об.% упомянутого растворителя для физического абсорбирования. Способ является в особенности подходящим для использования в случае газовых смесей, содержащих диоксид углерода. В число газовых смесей, которые могут быть подвергнуты обработке, попадают природный газ, дымовой газ, синтез-газ и сланцевый газ. Природный газ представляет собой встречающийся в природе углеводородный газ, в основном состоящий из метана, переменных количеств алканов с большим количеством атомов углерода, диоксида углерода, азота и сероводорода, а также примесей. Синтез-газ представляет собой топливную газовую смесь, главным образом состоящую из водорода, монооксида углерода и зачастую диоксида углерода, а также примесей. Сланцевый газ представляет собой форму природного газа, которая встречается захваченной в сланцевых пластах и становится все более и более важным источником природного газа. Дымовой газ является газом, выходящим из топочного устройства или электростанции, и состоит из азота, диоксида углерода, водяного пара, кислорода и загрязнителей, таких как сажа, монооксид углерода, оксиды азота и оксиды серы.
Добавление ионной жидкости к растворителю для физического абсорбирования обладает способностью обеспечить исключение потребности в охлаждении и промывании выходящего потока. Добавление ионных жидкостей к растворителям для физического абсорбирования в определенном диапазоне концентраций демонстрирует улучшение эксплуатационных характеристик в сопоставлении с тем, что имеет место в случае указанных растворителей для физического абсорбирования при низких парциальных давлениях H2S. В число благоприятных эффектов от добавления ионной жидкости к растворителю для физического абсорбирования входят улучшенные эксплуатационные характеристики по емкости и более низкое возможное рабочее давление.
В настоящем изобретении растворитель для физического абсорбирования добавляют к ионной жидкости на фосфониевой или имидазолиевой основе и перемешивают вплоть до получения в результате гомогенной смеси. Смесь из ионной жидкости и растворителя располагали в автоклаве, в котором создавали повышенное давление 5515 кПа (800 фунт/дюйм2) для газовой смеси 1 мол.% H2S/CH4. Смесь из ионной жидкости и растворителя перемешивали в течение 1 ч при комнатной температуре, а после этого из газового свободного пространства отбирали образец, который анализировали по методу газовой хроматографии на предмет уровня содержания сероводорода (табл. 1). Необходимо отметить то, что литры отражают всю жидкость (например, ионную жидкость + растворитель).
Таблица 1
Ионная жидкость Растворитель % (масс.) растворителя Емкость (моль Н28/л)
bmimOAc отсутствует 0 0,413
bmimOAc DEPG 17 0,35
bmimOAc DEPG 51 0,36
bmimOAc DEPG 74 0,148
bmimOAc DEPG 83 не обнаружена
отсутствует DEPG 100 не обнаружена
bmimOAc MeOH 49 не обнаружена
отсутствует MeOH 100 не обнаружена
Табл. 1 демонстрирует результаты для ионной жидкости в виде ацетата 1-бутил-3-метилимидазолия и продемонстрированные уровни процентного содержания растворителей для физического абсорбирования. Табл. 2 сопоставляет абсорбирование диоксида углерода и сероводорода при добавлении 55 кПа (8 фунт/дюйм2) кислого газа в виде диоксида углерода или сероводорода. При сопоставлении абсорбирования H2S с абсорбированием CO2 в зависимости от добавленного растворителя согласно наблюдениям материал ионной жидкости селективно абсорбирует H2S. Ионные жидкости, использующиеся в следующих далее примерах, представляют собой ацетат трис(бутил/пропил)метилфосфония (сокращенно обозначаемый как PmixOAc) и ацетат 1-бутил-3-метилимидазолия (сокращенно обозначаемый как bmimOAc).
Часть способа изобретения представляет собой регенерирование смесей ионная жидкость/растворитель для физического абсорбирования. В одном варианте осуществления смесь из метана и сероводорода приводят в контакт со смесью из ионной жидкости и растворителя для физического абсорбирования, и сероводород абсорбируется смесью ионной жидкости, что в результате приводит к получению потока отделенного метанового продукта. После этого к смеси добавляют растворитель, такой как вода, спирты, алканы, простые эфиры или ароматические растворители, для того, чтобы сероводород был бы высвобожден для удаления. Затем может быть подведено тепло для удаления растворителя. После этого оставшаяся смесь ионная жидкость/растворитель может быть рециркулирована для удаления сероводорода.
Таблица 2
Ионная жидкость Растворитель % (масс.) растворителя Емкость (моль Н28/л) Емкость (моль СО2/л)
PmixOAc MeOH 75 не обнаружена 0,13
PmixOAc DEPG 74 0,24 0,26
- 3 034098
В еще одном варианте осуществления поток, который подвергают обработке, представляет собой смесь из метана, диоксида углерода и сероводорода, которую вводят в контакт со смесью из ионной жидкости и растворителя. CO2 и H2S могут быть удалены на данной стадии в зависимости от количества и типа растворителя, добавленного к ионной жидкости. После этого имеет место двухстадийное регенерирование при использовании слоя короткоцикловой безнагревной адсорбции, который функционирует в условиях, достаточных для стимулирования десорбирования диоксида углерода, а смесь из ионной жидкости, растворителя и сероводорода проходит сквозь для проведения дальнейшей обработки. Затем в соответствии с вышеизложенным добавляют растворитель, такой как вода, для стимулирования удаления сероводорода. После этого добавленный растворитель, такой как вода, удаляют.
Рабочие условия включали 5515 кПа (800 фунт/дюйм2) смеси 1 мол.% H2S/CH4, добавляемой в автоклав и перемешиваемой в течение 1 ч при комнатной температуре. Дальнейшие добавления H2S к смеси из ионной жидкости и растворителя в результате приводили к уменьшению емкости (табл. 3).
Таблица 3
Ионная жидкость Добавленное соединение H2S Емкость (моль Иг S/л)
PmixOAc 55 кПа (8 фунт/дюйм2) 0,384
55 кПа (8 фунт/дюйм2) 0,414
55 кПа (8 фунт/дюйм2) 0,008
Регенерирование при использовании воды 55 кПа (8 фунт/дюйм2) 0,417
Для регенерирования к фазе ионной жидкости добавляли растворитель, например воду, и проводили перемешивание. Хемисорбированное соединение H2S десорбируется, и добавленный растворитель (воду) из ионной жидкости удаляют под действием тепла и пониженного давления. После этого ионную жидкость подвергали повторному испытанию на абсорбирование сероводорода (табл. 4). В ходе процесса регенерирования для содействия десорбированию H2S могут быть добавлены другие растворители, такие как нижеследующие, но без ограничения только этим: метанол, ацетон и пентан.
Таблица 4
Ионная жидкость Емкость (моль Нг8/л)
bmimOAc 0,326
Регенерирование 1 0,358
Регенерирование 2 0,335
Регенерирование 2 0,374
Как это было установлено на основании данных экспериментов, смеси ионные жидкости + растворители (как неводные, так и водные) способны абсорбировать сероводород из смеси метан/сероводород. Увеличение мас.% растворителя в смеси приводит к уменьшению емкости по абсорбированию сероводорода. В случае добавления к ионной жидкости равных количеств (при расчете на мас.%) протонного растворителя (такого как метанол) и непротонного растворителя (такого как диметиловые простые эфиры полиэтиленгликоля) смесь из ионной жидкости и непротонного растворителя будет характеризоваться большей емкостью по абсорбированию сероводорода в сопоставлении со смесью из ионной жидкости и протонного растворителя. Диоксид углерода может быть абсорбирован некоторыми смесями ионная жидкость + растворитель, которые абсорбируют очень мало сероводорода. В зависимости от функционирования способа по мере надобности можно обеспечить абсорбирование сероводорода или диоксида углерода или обоих данных компонентов из смеси с метаном. Емкость ионной жидкости по абсорбированию сероводорода уменьшается при дальнейшем добавлении сероводорода, но ионная жидкость, которая содержит хемисорбированный сероводород, может быть регенерирована в результате добавления растворителя, такого как вода. Ионная жидкость, которая содержит хемисорбированный сероводород, может быть регенерирована по меньшей мере несколько раз.
Абсорбирование сероводорода в смеси из ионной жидкости и растворителя может быть подавлено в результате добавления протонного растворителя. Смеси из протонного растворителя и ионной жидкости, которые абсорбируют очень мало сероводорода, все еще способны абсорбировать диоксид углерода. Ионные жидкости, которые химически абсорбировали сероводород, могут быть регенерированы в результате добавления растворителя.
Примеры
Абсорбирование H2S.
К ацетату три(бутил/пропил)метилфосфония (2,93, 0,010 моль) добавляли метанол (0,057 г, 0,018 моль) и смесь перемешивали вплоть до получения в результате гомогенной смеси. Смесь загружали в автоклав на 70 мл и создавали повышенное давление 5515 кПа (800 фунт/дюйм2) газовой смеси H2S (1%)/CH4. После перемешивания в течение 1 ч при комнатной температуре применяли метод ГХ для свободного пространства над продуктом и наблюдали уменьшение уровня содержания серы.
Регенерирование ионной жидкости.
К смеси из ацетата три(бутил/пропил)метилфосфония и метанола (15 мас.%) (3,45 г) добавляли воду (20 г). В результате нагревания (100°C) при пониженном давлении летучие компоненты удаляли. Еще раз к ионной жидкости добавляли метанол (15 мас.%) и эксперимент по абсорбированию H2S повторяли.
- 4 034098
Конкретные варианты осуществления
Несмотря на описание нижеследующего в связи с конкретными вариантами осуществления необходимо понимать то, что данное описание предназначено для иллюстрирования, а не ограничения объема предшествующего описания изобретения и прилагаемой формулы изобретения.
Первый вариант осуществления изобретения представляет собой способ удаления сероводорода из потока газа, в котором поток газа приводят в контакт со смесью из ионной жидкости и растворителя для физического абсорбирования или неводного растворителя. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где поток газа выбран из группы, состоящей из природного газа, дымового газа, синтез-газа и сланцевого газа. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где растворитель для физического абсорбирования выбран из группы, состоящей из диметилового простого эфира пропиленгликоля (DEPG), Ы-метил-2пирролидона, метанола, пропиленкарбоната, диметилового простого эфира поли(пропиленгликоля) (PPGDME), диацетата поли(пропиленгликоля) (PPGDAc), диацетата поли(бутиленгликоля) (PBGDAc) с линейными или разветвленными C4 мономерами, поли(диметилсилоксана) (PDMS), простого перфторполиэфира (PFPE), триацетата глицерина (GTA), ацетона, метилацетата, 1,4-диоксана, 2метоксиэтилацетата, 2-нитропропана, N.N-диметилацетамида. ацетилацетона, 1-нитропропана, изооктана, 2-(2-бутоксиэтокси)этилацетата, N-формилморфолина, 2-бутоксиэтилацетата и N-третбутилформамида. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где неводный растворитель выбран из группы, состоящей из алканов, алкенов, ароматических соединений, простых эфиров, спиртов, кетонов и полярных апротонных соединений. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где алканы выбраны из группы, состоящей из пентана, гексана, гептана, октана и циклогексана, алкены выбраны из группы, состоящей из бутена и пентена, ароматические соединения выбраны из группы, состоящей из толуола, бензола и ксилола, простые эфиры выбраны из группы, состоящей из диметилового простого эфира, диэтилового простого эфира и тетрагидрофурана, спирты выбраны из группы, состоящей из этанола, изопропанола, бутанола, пентанола, гексанола, гептанола, пропиленгликоля, этиленгликоля и глицерина, кетоны выбраны из группы, состоящей из ацетона, бутанона и 3-пентанона, а полярные апротонные соединения выбраны из группы, состоящей из дихлорметана, ацетонитрила, хлороформа, диметилформамида и диметилсульфоксида. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где растворитель для физического абсорбирования выбран из группы, состоящей из диметилового простого эфира пропиленгликоля (DEPG), Nметил-2-пирролидона, метанола и пропиленкарбоната. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где ионная жидкость содержит катион, выбранный из группы, состоящей из аммония, фосфония, имидазолия, пиразолия, пиридиния, пирролидиния, сульфония, пиперидиния, капролактамия, гуанидиния и морфолиния. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где ионная жидкость содержит анион, выбранный из группы, состоящей из галогенидов, карбоксилатов, сульфонатов, сульфатов, тозилатов, карбонатов, фосфатов, фосфинатов, боратов, цианатов, бис(трифторметилсульфонил)имидов и апротонных гетероциклических анионов. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где катион представляет собой имидазолий или тетраалкилфосфоний. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где анион представляет собой ацетат. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где композиция содержит 1-99 об.% ионной жидкости и 1-99 об.% растворителя для физического абсорбирования. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где композиция содержит 5-95 об.% ионной жидкости и 5-95 об.% растворителя для физического абсорбирования. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из
- 5 034098 предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где композиция содержит 25-75 об.% ионной жидкости и 25-75 об.% растворителя для физического абсорбирования. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где композиция содержит 40-60 об.% ионной жидкости и 40-60 об.% растворителя для физического абсорбирования. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где растворитель для физического абсорбирования является непротонным растворителем или протонным растворителем. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, в которых дополнительно осуществляют регенерирование смеси из ионной жидкости и растворителя для физического абсорбирования, где для регенерирования сначала осуществляют добавление растворителя для удаления из смеси сероводорода, а после этого получающуюся в результате смесь из ионной жидкости, растворителя для физического абсорбирования и растворителя для регенерирования нагревают и фракционируют для отделения летучих компонентов. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, в которых дополнительно осуществляют регенерирование ионной жидкости, которая нагружена диоксидом углерода и сероводородом, в результате того, что сначала пропускают ионную жидкость через короткоцикловый безнагревный абсорбер для удаления диоксида углерода и затем добавляют растворитель для удаления сероводорода. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где растворитель выбран из группы, состоящей из воды, спиртов, алканов, алкенов, простых эфиров, кетонов, полярных апротонных и ароматических растворителей. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, в которых дополнительно осуществляют добавление к ионной жидкости протонного или непротонного растворителя. Одним вариантом осуществления изобретения являются один, любые или все представители, выбираемые из предшествующих вариантов осуществления в данном абзаце вплоть до и с включением первого варианта осуществления в данном абзаце, где рабочая температура находится в диапазоне от 0 до 100°C, а рабочее давление находится в диапазоне от 689 кПа (100 фунт/дюйм2) до 14 МПа (2000 фунт/дюйм2).

Claims (5)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ удаления сероводорода из потока газа, в котором поток газа приводят в контакт со смесью из ионной жидкости, содержащей катион имидазолия и анион, выбранный из карбоксилатов, и диметилового простого эфира пропиленгликоля, причем указанная смесь содержит от 1 до 74 мас.% диметилового эфира пропиленгликоля.
  2. 2. Способ по п.1, в котором упомянутый поток газа выбран из группы, состоящей из природного газа, дымового газа, синтез-газа и сланцевого газа.
  3. 3. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют регенерирование упомянутой смеси из указанной ионной жидкости и диметилового простого эфира пропиленгликоля, где для упомянутого регенерирования сначала осуществляют введение растворителя для удаления из упомянутой смеси сероводорода, а после этого получающуюся в результате смесь из указанной ионной жидкости, диметилового простого эфира пропиленгликоля и растворителя для регенерирования нагревают и фракционируют для отделения летучих компонентов.
  4. 4. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют регенерирование ионной жидкости, которая нагружена диоксидом углерода и сероводородом, в результате того, что сначала пропускают упомянутую ионную жидкость через короткоцикловый безнагревный абсорбер для удаления диоксида углерода и затем добавляют растворитель для удаления упомянутого сероводорода.
  5. 5. Способ по п.1, в котором рабочая температура находится в диапазоне от 0 до 100°C, а рабочее давление находится в диапазоне от 689 кПа (100 фунт/дюйм2) до 14 МПа (2000 фунт/дюйм2).
EA201690639A 2013-09-30 2014-09-09 Смеси из ионной жидкости и растворителя для удаления сероводорода EA034098B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/042,647 US20150093313A1 (en) 2013-09-30 2013-09-30 Ionic liquid and solvent mixtures for hydrogen sulfide removal
PCT/US2014/054641 WO2015047712A1 (en) 2013-09-30 2014-09-09 Ionic liquid and solvent mixtures for hydrogen sulfide removal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201690639A1 EA201690639A1 (ru) 2016-08-31
EA034098B1 true EA034098B1 (ru) 2019-12-26

Family

ID=52740371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201690639A EA034098B1 (ru) 2013-09-30 2014-09-09 Смеси из ионной жидкости и растворителя для удаления сероводорода

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150093313A1 (ru)
CN (1) CN105579115A (ru)
EA (1) EA034098B1 (ru)
WO (1) WO2015047712A1 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107115761A (zh) * 2016-02-24 2017-09-01 北京化工大学 一种利用离子液体混合吸收剂吸收硫化氢的工艺方法
CN106237817A (zh) * 2016-09-06 2016-12-21 上海环境集团有限公司 一种恶臭气体处理方法及系统
CN106381182B (zh) * 2016-09-27 2019-04-19 中国石油化工股份有限公司 一种用于脱除硫化氢的液体吸收剂及其应用
CN107088349B (zh) * 2017-06-28 2020-06-26 重庆科技学院 一种复配离子液体脱硫剂及制备方法
CN107321137A (zh) * 2017-08-10 2017-11-07 清华大学 一种一体化捕集分离h2s和/或co2的复合型离子溶剂
EP3678756B1 (en) * 2017-09-04 2021-06-30 Basf Se Absorbent and process for selectively removing hydrogen sulfide
US10633601B2 (en) * 2017-11-16 2020-04-28 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Nitrogen-free hydrogen sulfide scavengers
CN108079959B (zh) * 2017-12-07 2020-11-17 浙江海洋大学 一种处理含硫原油气的吸附剂及制备方法
US11124692B2 (en) 2017-12-08 2021-09-21 Baker Hughes Holdings Llc Methods of using ionic liquid based asphaltene inhibitors
CN108355463B (zh) * 2018-01-30 2020-05-19 中国石油大学(北京) 一种硫磺尾气的脱硫方法和装置
CN110368781B (zh) * 2018-04-12 2021-10-15 中国石油大学(北京) 一种酸性气体捕集剂及捕集方法
EA202091413A1 (ru) 2018-07-11 2020-09-24 Бейкер Хьюз Холдингз Ллк Скважинные ингибиторы асфальтенов на основе ионной жидкости и способы их применения
CN109550367B (zh) * 2018-12-05 2021-04-20 齐鲁工业大学 一种离子液体脱硫系统及方法
CN109908706B (zh) * 2019-04-10 2022-03-18 南京大学 离子液体微胶囊及其制备方法和在除低浓度气体中的应用
CN110935306A (zh) * 2019-12-16 2020-03-31 山东益丰生化环保股份有限公司 一种利用离子液体超重力脱硫技术降低尾气二氧化硫含量的方法
CN113019078B (zh) * 2021-03-17 2023-01-10 青岛科技大学 一种吗啉类铁基离子液体及在脱除气体中硫化氢中的应用
CN113082960B (zh) * 2021-04-09 2022-05-20 辽宁科技大学 一种宽温度窗口烟气脱硫用低共熔溶剂及生产、再生方法
CN113813768A (zh) * 2021-09-29 2021-12-21 青岛科技大学 吗啉类碱性离子液体、其制备方法及应用
CN114950079B (zh) * 2022-06-16 2024-01-30 中国科学院过程工程研究所 一种物理-化学耦合选择性吸收co2的功能离子溶剂

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100147022A1 (en) * 2005-09-15 2010-06-17 Cool Energy Limited Process and apparatus for removal of sour species from a natural gas stream
US20110185633A1 (en) * 2008-07-30 2011-08-04 Twister B.V. System and method for removing hydrogen sulfide from a natural gas stream
US20110229393A1 (en) * 2006-04-07 2011-09-22 Liang Hu Methods for deacidizing gaseous mixtures by phase enhanced absorption
WO2012037736A1 (zh) * 2010-09-26 2012-03-29 中国科学院过程工程研究所 离子液体溶剂和气体净化方法
US20120134905A1 (en) * 2009-06-25 2012-05-31 Vtu Holding Gmbh Method of use of an ionic liquid and device for sorption of a gas

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4886967B2 (ja) * 2002-04-05 2012-02-29 ユニバーシティ オブ サウス アラバマ 官能化されたイオン性液体およびこの使用方法
WO2009142663A1 (en) * 2008-05-21 2009-11-26 The Regents Of The University Of Colorado Ionic liquids and methods for using same
MX336817B (es) * 2010-09-09 2016-02-02 Exxonmobil Res & Eng Co Co2 elevado en procesos de depuracion de co2 con capacidad de adsorcion de amina.
US8652237B2 (en) * 2010-12-17 2014-02-18 Battelle Memorial Institute System and process for capture of H2S from gaseous process streams and process for regeneration of the capture agent

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100147022A1 (en) * 2005-09-15 2010-06-17 Cool Energy Limited Process and apparatus for removal of sour species from a natural gas stream
US20110229393A1 (en) * 2006-04-07 2011-09-22 Liang Hu Methods for deacidizing gaseous mixtures by phase enhanced absorption
US20110185633A1 (en) * 2008-07-30 2011-08-04 Twister B.V. System and method for removing hydrogen sulfide from a natural gas stream
US20120134905A1 (en) * 2009-06-25 2012-05-31 Vtu Holding Gmbh Method of use of an ionic liquid and device for sorption of a gas
WO2012037736A1 (zh) * 2010-09-26 2012-03-29 中国科学院过程工程研究所 离子液体溶剂和气体净化方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015047712A1 (en) 2015-04-02
US20150093313A1 (en) 2015-04-02
EA201690639A1 (ru) 2016-08-31
CN105579115A (zh) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA034098B1 (ru) Смеси из ионной жидкости и растворителя для удаления сероводорода
US9186616B2 (en) Ionic liquids for removal of carbon dioxide
AU2014260379B2 (en) Mixtures of physical absorption solvents and ionic liquids for gas separation
CA2817704C (en) Amine-containing absorption medium, process and apparatus for absorption of acid gases from gas mixtures
US9834734B2 (en) Acid gas removal process by absorbent solution comprising amine compounds
US9321004B2 (en) Mixtures of physical absorption solvents and ionic liquids for gas separation
CA3110950A1 (en) Removal of sour gases from gas mixtures containing them
Sánchez Functionalized ionic liquids: absorption solvents for carbon dioxide and olefin separation
US9272242B2 (en) High cyclic capacity amines for high efficiency CO2 scrubbing processes
US10434462B2 (en) Solvent and method for removing acid gases from a gaseous mixture
US9321005B2 (en) Mixtures of physical absorption solvents and ionic liquids for gas separation
EA035776B1 (ru) Способ удаления меркаптанов из газового потока
US9192888B2 (en) Apparatuses and methods for removing acid gas from sour gas
AU2011320717B2 (en) Use of 2-(3-aminopropoxy)ethan-1-ol as an absorbent to remove acidic gases
KR20110120759A (ko) 황화수소 흡수속도 및 흡수능을 향상시키는 흡수제
KR20120094628A (ko) 상온 이온성액체를 사용한 바이오매스 유래 합성가스로부터 황성분의 선택적인 제거방법
AU2012298735B2 (en) Formate based heat stable salt mitigation in physical solvent acid gas absorption processes
US20230321591A1 (en) Beta-Amino Carboxylate (BAC) Solvents for Enhanced CO2 Separations
CA3195999A1 (en) Removal of acid gases from gaseous mixtures containing them
EA042422B1 (ru) Удаление высокосернистых газов из содержащих их газовых смесей
KR20160058296A (ko) ２-아미노 ２-메틸 １-프로판올(ａｍｐ)를 포함하는 산성가스 제거용 흡수제 조성물 및 이를 이용한 산성가스 제거방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM